[发明专利]一种锂离子电池电极材料及浆料和电极、电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电极材料及含有该电极材料的电极浆料和用该电极浆料制备的锂离子电池电极、电池。

背景技术

锂离子二次电池指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的离子电池。因其比能量高、工作电压高、工作温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、重量轻、安全性能好等优点，因而应用领域广泛。

电池电极作为锂离子电池的核心组成部件，对其性能要求也越来越高。电池电极一般包括电极活性材料及将电极活性材料颗粒与颗粒之间和电极活性材料与集电体之间粘结起来的粘结剂。粘结剂作为电池电极的主要原料，起防止活性材料的脱落粉化等作用，很大程度上决定着电极的性能，因此对其粘结性、用量和对电池电极其他材料的影响都有较高的要求。

现有电池的制备工艺较复杂，电池电极制备一般包括拉浆涂料、干燥、压实、滚切、卷绕等工序，在每个过程中都会受到外力作用，特别是大量的工艺生产，无法保证各个环节的最优环境，不可避免存在极片掉料，甚至折损，从而无法保证电池电极的一致性，影响电池的充放电比容量和电池的循环性能。同时电池电极材料特别是电池负极材料在脱嵌锂前后会产生体积变化，而循环过程中电极材料的破碎、粉化会引起脱嵌锂能力的丧失，电极材料也会从集流体上脱落而引起的集流特性的劣化，同时集流体上产生褶皱而引起的卷绕体电芯的鼓胀等导致电池的循环性能明显下降等一系列致命问题。就要求选用性能较优的粘结剂，提高制备的电池电极的性能。

目前，常用的电极粘结剂为苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或不具备官能团的含氟聚合物，如聚偏二氟乙烯(PVDF)。PVDF具有强的粘合力，但是，PVDF在有机电解液如丙烯碳酸酯、二甲氧基乙烷或γ-丁内酯中容易发生溶胀，使得粘结剂的初始粘合力和电极结构难以得到恢复，导致电池性能下降，电池的循环性能较差。SBR具有优异的弹性能力，但是SBR的粘合力较弱，颗粒与颗粒之间以及颗粒与集流体之间的粘结不牢固，电极的集流性能很差，电极性能降低。而这些粘结剂在实际使用中特别是生产中仍然存在掉料、损伤较严重的情况，无法达到理想要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术的电极材料在电池电极制备及使用过程中仍然存在较严重的掉料、影响电池的首次放电容量和循环性能的问题，提供一种性能更优、能提高电池的成品率的新型电池电极材料，包括电极活性材料及粘结剂，其中粘结剂包括海藻酸丙二酯或海藻酸盐。

本发明的发明人意外发现采用本发明的电极粘结剂，能很好的应用于电极，不仅提高电极浆料间的粘结性，提高电极浆料与集电体的粘结性，避免极片掉料、折损的情况出现；而且制备的电极浆料性能稳定，电极浆料分散性好，不宜团聚和黏附器皿，易于储存和拉浆，优化了工艺生产，改善了浆料的涂敷性能，能够制备出厚度更均匀的极片，提高了电池的一致性和极片的利用率，降低了生产成本。

本发明同时提供了一种流变性能更好、稳定性更强、敷料强度好及制备的极片柔韧性更高的锂离子电池电极浆料，包括上述电极活性材料和溶剂。

本发明同时提供了一种首次放电容量、倍率放电性能和循环性能更优良的锂离子电池电极，其由上述电极浆料涂覆在电极集电体上，经干燥、压延制备得到。

本发明的另一个目的是提高一种锂离子电池，包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液；电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜，其中，正极和/或负极为上述锂离子电池电极。

附图说明

图1a是本发明实施例1、实施例6及对比例1制备的电池负极浆料的振幅扫描图，，其中，“■”线代表实施例1的G′储存模量，“▲”线代表实施例1的G″损耗模量；“*”线代表实施例6的G′储存模量，“○”线代表实施例6的G″损耗模量；“△”线代表对比例1的G′储存模量，线代表对比例1的G″损耗模量；

图1b是本发明实施例1、实施例6及对比例1制备的电池负极浆料的流变特性图；

图2a、图2b、图2c分别是本发明实施例1、实施例6及对比例1制备的电池负极浆料的稳定性能测试图；

图3是本发明实施例1、实施例6及对比例1制备的电池负极极片敷料强度测试图；

图4是本发明实施例1、实施例7及对比例1制备的电池负极极片柔韧度性能测试图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。